CN109477548A - 传动用v带 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种传动用V带(1),具备芯体(4a)、埋设有芯体(4a)的至少一部分的粘接橡胶层(4)、以及经由该粘接橡胶层(4)而层叠的拉伸橡胶层(3)以及压缩橡胶层(5),其中,所述拉伸橡胶层(3)的橡胶硬度比压缩橡胶层(5)的橡胶硬度小,在所述粘接橡胶层(4)中,比芯体靠拉伸橡胶层侧的橡胶硬度小于比芯体靠压缩橡胶层侧的橡胶硬度。
Description
技术领域
本发明涉及用于通过摩擦传动来传递动力的传动用V带。
背景技术
在通过摩擦传动来传递动力的V带中,有摩擦传动面露出的橡胶层即切边(Raw-Edge)类型(切边V带)和摩擦传动面(V字状侧面)由罩布覆盖的包布(Wrapped)类型(包布V带),根据摩擦传动面的表面性状(橡胶层和罩布的摩擦系数)的不同而与用途相应地分开使用。另外,在切边类型的带中,有仅在带的下表面(内周面)或者在带的下表面(内周面)以及上表面(外周面)双方设置嵌齿来改善弯曲性的切边齿形V带。
切边V带、切边齿形V带主要用于一般工业机械、农业机械的驱动、汽车发动机中的辅机驱动等。另外,作为其他用途,有在自动二轮车等的带式无级变速装置中使用的被称为变速带的切边齿形V带。
如图1所示,带式无级变速装置30是在驱动带轮31和从动带轮32上卷绕传动用V带10来使变速比无级地变化的装置。各带轮31、32具备向轴向的移动被限制或固定着的固定带轮片31a、32a和能够在轴向上移动的可动带轮片31b、32b,由固定带轮片31a、32a的内周壁和可动带轮片31b、32b的内周壁形成V槽状的倾斜相向面。各带轮31、32具有能够连续地变更由这些固定带轮片31a、32a和可动带轮片31b、32b形成的带轮31、32的V槽的宽度的构造。所述传动用V带10的宽度方向上的两端面由与各带轮31、32的V槽状的倾斜相向面对应且倾斜一致的锥面形成,根据变更后的V槽的宽度,嵌入V槽的相向面中的任意的上下方向上的位置。例如,在通过使驱动带轮31的V槽的宽度变窄,使从动带轮32的V槽的宽度变宽,从而从图1的(a)所示的状态变更为图1的(b)所示的状态时,传动用V带10在驱动带轮31侧向V槽的上方移动,在从动带轮32侧向V槽的下方移动,向各带轮31、32的卷绕半径连续地变化,能够使变速比无级地变化。在这样的用途中使用的变速带在带较大地弯曲并且高负载下的严酷的布局中使用。即,为了不仅在驱动带轮与从动带轮的二轴之间的卷绕旋转行驶中耐用,而且为了在基于向带轮半径方向的移动、卷绕半径的连续变化而反复进行的弯曲动作等高负载环境下的严酷的动作中耐用,进行了特异的设计。
近年来,在这样的V带、特别是用于带式无级变速装置的变速带中,要求以高水平兼顾耐侧压性和燃料经济性,但由于耐侧压性和燃料经济性处于互相矛盾的关系,因此成为大的课题。因此,从带的形状、配合设计等观点出发,提出了各种技术。
在变速带等V带中,承担耐久性和燃料经济性的兼顾的重要因素之一是从带轮承受的耐侧压性。
关于耐久性,尤其是在施加特别高的负载的严酷的布局中使用的V带中,在驱动带轮与从动带轮的两轴之间进行旋转移动的过程中,在带两侧面与带轮V槽之间产生的推力极大,带侧面从带轮受到大的侧压,因此耐侧压性较大地影响耐久性。即,因该侧压而产生压曲变形(凹曲),若发生极度的凹曲,则除了传递性能降低以外,容易发生层间(例如,压缩橡胶层与粘接橡胶层之间)剥离(或龟裂),耐久性降低。
另一方面,关于燃料经济性(传递效率),提高向带宽度方向的刚性(耐侧压性)也有助于提高传递效率(降低传递损耗),因此耐侧压性成为重要的因素。另外,降低向带周向的刚性(提高弯曲性)也有助于提高传递效率(降低弯曲损耗),因此以能够维持耐侧压性的程度确保弯曲性也成为重要的因素。
在能够研究这样的“兼顾耐久性和燃料经济性”的背景中,出于实现成本降低、进一步的传递效率的提高的目的,也要求使“带的厚度变薄(紧凑化)”。但是,若使带厚度变薄,则会产生如下问题:(a)耐侧压性降低,即应力集中在相对于侧压变形(凹曲)且具有力学特性的差别的层的界面,产生层间的界面剥离(龟裂);(b)而且容易受到带行驶(加速、减速等变速动作)中的振动的影响,因该振动而促进界面剥离(龟裂)的产生。即,“使带的厚度变薄(紧凑化)”条件下的“耐久性和燃料经济性的兼顾”成为新的课题。
一直以来,为了确保耐侧压性,在压缩橡胶层、拉伸橡胶层中使用通过短纤维等的配合而增强的力学特性大的橡胶组合物。例如,在日本特开平10-238596号公报(专利文献1)中,记载了:一种传动用V带,具备埋设有帘线的粘接橡胶层、经由该粘接橡胶层而层叠的拉伸橡胶层及压缩橡胶层、以及层叠于上述拉伸橡胶层及压缩橡胶层中的至少一方的帆布层,上述各橡胶层在两侧面露出且底面形成为嵌齿状,其中,将拉伸及压缩橡胶层中的至少一方的橡胶硬度设定为90~96°的范围,将粘接橡胶层的橡胶硬度设定为83~89°的范围,在拉伸及压缩橡胶层中使芳纶短纤维在带宽度方向上取向来提高耐侧压性。在该文献中,记载了:拉伸及压缩橡胶层由含有100重量份的氯丁橡胶、40~60重量份的增强性填充剂、1~20重量份的金属氧化物硫化剂、2~10重量份的双马来酰亚胺及所述芳纶短纤维的加入了短纤维的橡胶形成,粘接橡胶层由含有100重量份的氯丁橡胶、30~50重量份的增强性填充剂、1~20重量份的金属氧化物硫化剂、5~30重量份的二氧化硅及2~10重量份的双马来酰亚胺的橡胶形成。
另外,在日本特开2009-150538号公报(专利文献2)中公开了如下的齿形V带:拉伸橡胶层的橡胶硬度在85~92的范围内,压缩橡胶层的橡胶硬度在90~98的范围内,压缩橡胶层的橡胶硬度设定为比拉伸橡胶层的橡胶硬度高3~10以上。该齿形V带即使是高负载传递也能够抑制凹曲,并且也不会引起芯线的埋设部处的带的上下间剥离、芯线的飞出,还具备带的弯曲性。
但是,对于利用厚度薄的带确保耐侧压性,虽然需要比以往的厚度的带更高的硬度,但若使厚度变薄,则会产生以下的问题。
(c)如现有文献1的方法那样,若使拉伸橡胶层及压缩橡胶层这两层、特别是拉伸橡胶层成为高硬度,则会损害弯曲性,因此容易在拉伸橡胶层中产生龟裂(裂纹)。而且,由于拉伸橡胶/压缩橡胶层与粘接橡胶层的力学特性的差别较大,因此也容易在其界面产生剥离。
(d)在现有文献2的方法中,即使使压缩橡胶层成为高硬度,也由于拉伸橡胶层为低硬度,所以不抗拒来自带轮的侧压而能够弹性变形,因此能够确保弯曲性。但是,未考虑粘接橡胶层,由于由上述的带行驶(加速、减速等变速动作)导致的带压曲变形、振动的影响,容易在芯线与粘接橡胶层的界面处产生剥离(以芯线为边界仅上侧剥离)。
在日本特开昭61-290255号公报(专利文献3)中,作为橡胶V带的粘接橡胶层的材料,公开了相对于100质量份的氯丁橡胶含有金1~20质量份的属氧化物硫化剂、5~30质量份的二氧化硅、15~50质量份的增强性填充剂以及2~10质量份的双马来酰亚胺的橡胶组合物。在该文献的实施例中,调制相对于100质量份的氯丁橡胶含有35质量份的碳黑、25质量份的二氧化硅及2~8质量份的双马来酰亚胺的粘接橡胶组合物,通过在粘接橡胶层中配合双马来酰亚胺,从而由于交联密度的增加效果而弹性模量上升,压缩永久变形也小,耐疲劳性优异。
但是,即使是该粘接橡胶层,在变速带那样的严酷的高负载环境下也不能充分耐用,若增加双马来酰亚胺的配合量而过度提高硬度,则耐弯曲疲劳性降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平10-238596号公报
专利文献2:日本特开2009-150538号公报
专利文献3:日本特开昭61-290255号公报
发明内容
发明所要解决的课题
因此,本发明的目的在于提供一种在高负载环境下的行驶中能够兼顾耐久性和燃料经济性的传动用V带。
本发明的另一目的在于提供一种传动用V带,即使是带的厚度薄(紧凑化)且是容易受到压曲变形、振动的影响的使用方式,也能够抑制拉伸橡胶层及压缩橡胶层相对于粘接橡胶层的层间剥离、芯体(芯线)的剥离、拉伸橡胶层的龟裂(裂纹)。
本发明的又一目的在于提供一种传动用V带,即使在变速带等的高负载环境下的严酷的状况下,也能够长期有效地抑制拉伸橡胶层的龟裂、芯体与粘接橡胶层的界面剥离。
用于解决课题的技术方案
本发明者们为了达成上述课题而进行了深入研究,结果发现,不仅是压缩橡胶层与拉伸橡胶层的橡胶硬度的关系会对带的耐久性带来较大的影响,而且粘接橡胶层与压缩橡胶层及拉伸橡胶层的橡胶硬度的关系也会对带的耐久性带来较大的影响,特别是若带的厚度变薄,则粘接橡胶层的橡胶硬度的分布会对与压缩橡胶层及拉伸橡胶层的层间剥离、与芯体(芯线)的剥离带来较大的影响,从而完成了本发明。
即,本发明的传动用V带(传动V带)具备芯体、埋设有芯体的至少一部分的粘接橡胶层、以及经由该粘接橡胶层而层叠的拉伸橡胶层以及压缩橡胶层。
并且,所述拉伸橡胶层的橡胶硬度形成得比压缩橡胶层的橡胶硬度小,在所述粘接橡胶层中,比芯体靠拉伸橡胶层侧的橡胶硬度形成得比压缩橡胶层侧的橡胶硬度小。上述粘接橡胶层的硬度可以阶段性或连续地调整。除了与压缩橡胶层相比使拉伸橡胶层为低硬度之外,在粘接橡胶层中,通过与压缩橡胶层侧(下层侧)相比使拉伸橡胶层侧(上层侧)也为低硬度,从而能够抑制拉伸橡胶层的龟裂(裂纹),并且还能够抑制在芯体(或芯线)与粘接橡胶层的界面处的剥离(以芯体或芯线为边界仅上侧(拉伸橡胶层侧)剥离的现象)。而且,通过相对于比芯体(或芯线)靠上侧或外周侧(粘接橡胶层的上侧层、拉伸橡胶层侧)的橡胶使比芯体(或芯线)靠下侧或内周侧(粘接橡胶层的下侧层、压缩橡胶层侧)的橡胶成为高硬度,从而能够确保耐侧压性。因此,即使在变速带等高负载环境下的严酷的状况下的行驶中,也能够兼顾耐久性和燃料经济性,能够抑制拉伸橡胶层及压缩橡胶层相对于粘接橡胶层的层间剥离、芯体(芯线)的剥离、拉伸橡胶层的龟裂(裂纹)。特别是,即使带的厚度薄(紧凑化),也能够长期有效地抑制拉伸橡胶层的龟裂、芯体与粘接橡胶层的界面剥离。
在这样的传动用V带中,即使减小厚度,也能够在高负载环境下的严酷的状况下的行驶中兼顾耐久性和燃料经济性。因此,传动用V带的厚度例如也可以为6.5~8.5mm左右。也可以是,粘接橡胶层的橡胶硬度例如为74~85°左右的范围,在粘接橡胶层中,比芯体靠拉伸橡胶层侧的橡胶硬度与比芯体靠压缩橡胶层侧的橡胶硬度之差为2~12°左右。例如,也可以是,粘接橡胶层由多个橡胶层形成,与拉伸橡胶层接触的第一粘接橡胶层的橡胶硬度为74~82°左右,与压缩橡胶层接触的第二粘接橡胶层的橡胶硬度为77~85°左右,第一粘接橡胶层与第二粘接橡胶层的橡胶硬度之差为2~10°左右。
另外,也可以是,拉伸橡胶层的橡胶硬度为83~89°左右的范围,压缩橡胶层的橡胶硬度为89~95°左右的范围,两者的橡胶硬度之差为3~10°左右。
也可以是,具有这样的橡胶硬度的关系的拉伸橡胶层及压缩橡胶层例如由相对于100质量份的橡胶成分(氯丁橡胶等)含有25~60质量份的碳黑、15~30质量份的短纤维、1~20质量份的硫化剂(金属氧化物硫化剂等)、以及2~5质量份的双马来酰亚胺类的橡胶组合物分别形成,通过以与拉伸橡胶层相比在压缩橡胶层多的比例含有从碳黑、双马来酰亚胺类及短纤维中选择的至少一种成分,从而调整橡胶硬度。
也可以是,粘接橡胶层例如由相对于100质量份的橡胶成分(氯丁橡胶等)含有25~50质量份的碳黑、10~30质量份的二氧化硅、1~20质量份的硫化剂(金属氧化物硫化剂等)及0.5~5质量份的双马来酰亚胺类的橡胶组合物形成,通过以与压缩橡胶层侧相比在拉伸橡胶层侧少的比例含有从碳黑、二氧化硅及双马来酰亚胺类中选择的至少一种成分,从而调整橡胶硬度。
所述传动用V带还可以至少在内周面侧具有嵌齿。而且,也可以是,在拉伸橡胶层(拉伸橡胶层的上表面)及压缩橡胶层(在压缩橡胶层的下表面、压缩橡胶层的内周面形成有嵌齿的情况下为嵌齿的下表面)中的至少一方的橡胶层(特别是双方的橡胶层)上层叠增强布层,各橡胶层的两侧面露出。
这样的传动用V带作为变速带等是有用的。
需要说明的是,在本说明书中,各橡胶层的橡胶硬度表示以JIS K6301(硫化橡胶物理试验方法)所规定的弹簧硬度试验(A形)为基准测定的值Hs(JIS A),有时仅称为橡胶硬度。另外,有时用H1表示粘接橡胶层的橡胶硬度,用H2表示拉伸橡胶层的橡胶硬度,用H3表示压缩橡胶层的橡胶硬度,用H12表示粘接橡胶层中的拉伸橡胶层侧的橡胶硬度,用H13表示粘接橡胶层中的压缩橡胶层侧的橡胶硬度。
发明效果
在本发明中,与拉伸橡胶层相比增大压缩橡胶层的橡胶硬度,并且在粘接橡胶层中,使压缩橡胶层侧的橡胶硬度比拉伸橡胶层侧的橡胶硬度大,因此即使在高负载环境下的行驶中也能够兼顾耐久性和燃料经济性。特别是,即使是带的厚度薄(紧凑化)而容易受到压曲变形、振动的影响的使用方式,也能够抑制拉伸橡胶层及压缩橡胶层相对于粘接橡胶层的层间剥离、芯体(芯线)的剥离、拉伸橡胶层的龟裂(裂纹)。而且,即使在变速带等的高负载环境下的严酷的状况下,也能够长期有效地抑制拉伸橡胶层的龟裂、芯体与粘接橡胶层的界面剥离。
附图说明
图1是用于说明带式无级变速装置的变速机构的概略图。
图2是示出本发明的传动用V带的一例的概略立体图。
图3是示出图2的传动用V带的概略剖视图。
图4是用于说明实施例中的传递性能试验方法的概略图。
图5是用于说明实施例中的耐久行驶试验方法的概略图。
图6是示出实施例中的传动用V带的传递性能试验的结果的图表。
图7是示出实施例中的传动用V带的耐久行驶试验的结果的图表。
具体实施方式
[传动用V带的构造]
本发明的传动用V带(传动V带)具备芯体、沿带的长度方向埋设芯体的至少一部分的粘接橡胶层、形成于该粘接橡胶层的一个面的压缩橡胶层、以及形成于所述粘接橡胶层的另一个面的拉伸橡胶层。
作为本发明的传动用V带,例如可以例示V带[包布V带、切边V带、切边齿形V带(在切边V带的内周侧形成有嵌齿的切边齿形V带、在切边V带的内周侧及外周侧双方形成有嵌齿的切边双齿形V带)]、多楔带等。在这些V带中,从较大地承受来自带轮的侧压的方面出发,优选传动面呈V字状(或以V角度)倾斜而形成的V带或多楔带,特别优选要求以高水平兼顾耐侧压性和燃料经济性的V带、例如用于带式无级变速装置的V带(例如,切边齿形V带)。
图2是示出本发明的传动用V带的一例(切边齿形V带)的概略立体图,图3是沿带长度方向剖开图2的传动用V带的概略剖视图。
在该例子中,传动用V带1在带主体的内周面具有沿着带的长度方向(图中的A方向)隔开规定的间隔形成的多个嵌齿峰部1a。长度方向上的该嵌齿峰部1a的截面形状形成为大致半圆状(弯曲状或波形状),与长度方向正交的方向(宽度方向或者图中的B方向)上的截面形状形成为带宽度从带外周侧向内周侧(嵌齿峰部1a侧)变小的梯形形状。即,各嵌齿峰部1a在带厚度方向上,从嵌齿底部1b以长度方向(A方向)上的截面形状为大致半圆状的形态突出,突出的截面大致半圆状的突起沿着长度方向(A方向)连续。
传动用V带1具有层叠构造,从带外周侧朝向内周侧(形成有嵌齿峰部1a的一侧)依次层叠有增强布2、拉伸橡胶层3、粘接橡胶层4、压缩橡胶层5、增强布(覆盖嵌齿峰部1a以及嵌齿底部1b的增强布)6。即,经由粘接橡胶层4,拉伸橡胶层3与压缩橡胶层5层叠,在拉伸橡胶层3及压缩橡胶层5上分别层叠有增强布2、6。而且,在粘接橡胶层4内埋设有芯体4a,所述嵌齿部(嵌齿峰部1a以及嵌齿底部1b)通过带嵌齿的成形模而形成于压缩橡胶层5。
[粘接橡胶层]
粘接橡胶层(粘接层)夹设在拉伸橡胶层与压缩橡胶层之间而将拉伸橡胶层与压缩橡胶层粘接,并且在粘接橡胶层(粘接层)埋设或接触芯体的至少一部分。该粘接橡胶层优选由含有橡胶成分及填料的硫化橡胶组合物形成。
(橡胶成分)
作为橡胶成分,可以例示公知的硫化或交联的橡胶成分和/或弹性体,例如二烯系橡胶[例如,天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、氯丁橡胶(CR)、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶、丙烯腈丁二烯橡胶(丁腈橡胶);氢化丁腈橡胶(包含氢化丁腈橡胶与不饱和羧酸金属盐的混合聚合物)等所述二烯系橡胶的氢化物等]、烯烃系橡胶[例如,乙烯-α-烯烃系橡胶(乙烯-α-烯烃弹性体)、聚辛烯橡胶、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、烷基化氯磺化聚乙烯橡胶等]、表氯醇橡胶、丙烯酸系橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶等。这些橡胶成分可以单独使用或者组合两种以上来使用。
从这些橡胶成分中的、从硫化剂及硫化促进剂容易扩散的方面考虑,广泛使用乙烯-α-烯烃弹性体(乙烯-丙烯共聚物(EPM)、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)等乙烯-α-烯烃系橡胶)、氯丁橡胶,特别是在变速带等的高负载环境下使用的情况下,从机械强度、耐候性、耐热性、耐寒性、耐油性、粘接性等的平衡优异的观点出发,优选氯丁橡胶、EPDM。而且,除了上述特性以外,从耐磨损性也优异的观点出发,特别优选氯丁橡胶。氯丁橡胶可以是硫改性类型,也可以是非硫改性类型。
在橡胶成分含有氯丁橡胶的情况下,橡胶成分中的氯丁橡胶的比例可以为50质量%以上(特别是80~100质量%左右),特别优选为100质量%(仅氯丁橡胶)。
(填料)
作为填料,例如可以例举碳黑、二氧化硅、粘土、碳酸钙、滑石、云母等。填料大多含有增强性填料,这样的增强性填料可以为碳黑、增强性二氧化硅等。需要说明的是,通常,二氧化硅的增强性比碳黑的增强性小。这些填料可以单独使用或者组合两种以上来使用。在本发明中,为了飞跃性地提高耐疲劳破坏性和耐磨耗性,填料优选至少含有增强性填料(特别是碳黑),也优选含有碳黑及二氧化硅(例如增强性二氧化硅)。
碳黑的平均粒径例如为5~200nm,优选为10~150nm,进一步优选为15~100nm左右,从增强效果高的方面出发,也可以为小粒径、例如平均粒径为5~38nm、优选为10~35nm、进一步优选为15~30nm左右的碳黑。作为小粒径的碳黑,例如可以例示SAF、ISAF-HM、ISAF-LM、HAF-LS、HAF、HAF-HS等。这些碳黑可以单独使用或组合使用。
碳黑即使大量配合也能够抑制加工性的降低,能够提高粘接橡胶层的力学特性(弹性模量)。而且,碳黑能够降低粘接橡胶层的摩擦系数,能够提高粘接橡胶层的耐磨损性。需要说明的是,若碳黑的含量变多,则有时耐弯曲疲劳性会降低。
相对于100质量份的橡胶成分,碳黑的比例可以从20~100质量份(例如20~80质量份、优选20~60质量份)左右的范围选择,通常可以为20~50质量份(例如25~50质量份),优选为25~45质量份(例如30~40质量份)左右。若碳黑的比例过少,则弹性模量不足,耐疲劳破坏性和耐磨耗性有可能降低,若过多,则弹性模量变得过高,耐弯曲疲劳性有可能降低。
为了在不降低粘接橡胶层的力学特性的情况下提高粘接橡胶层的粘接性,填料优选还含有二氧化硅(增强性二氧化硅等)。二氧化硅(例如,增强性二氧化硅)是由硅酸(无水或含水硅酸)和/或硅酸盐形成的微细的体积大的白色粉末,由于在其表面存在多个硅烷醇基,因此能够与橡胶成分化学性地粘接。
二氧化硅包括干式二氧化硅、湿式二氧化硅、经表面处理的二氧化硅等。另外,二氧化硅根据制法中的分类,例如也可以分类为干式法白碳黑、湿式法白碳黑、胶体二氧化硅、沉淀二氧化硅、凝胶法二氧化硅(硅胶)等。这些二氧化硅可以单独使用或者组合两种以上来使用。其中,从表面硅烷醇基多且与橡胶的化学结合力强的观点出发,优选以含水硅酸为主要成分的湿式法白碳黑。
二氧化硅的平均粒径例如为1~1000nm,优选为3~300nm,进一步优选为5~100nm(特别优选为10~50nm)左右。若二氧化硅的粒径过大,则有可能粘接橡胶层的机械特性降低,若过小,则有可能难以均匀地分散。
另外,二氧化硅可以为非多孔质或多孔质中的任一种,但基于BET法的氮吸附比表面积例如可以为50~400m2/g、优选为70~350m2/g、进一步优选为100~300m2/g(特别优选为150~250m2/g)左右。若比表面积过大,则有可能难以均匀地分散,若比表面积过小,则粘接橡胶层的机械特性有可能降低。
相对于100质量份的橡胶成分,二氧化硅的比例例如可以为5~35质量份(例如10~35质量份)、优选为10~30质量份(例如15~25质量份)、进一步优选为12~25质量份(例如15~20质量份)左右。若二氧化硅的比例过少,则有可能无法表现出粘接性的提高效果。
碳黑与二氧化硅的质量比(前者/后者)可以从40/60~100/0(例如,45/55~90/10)左右的范围中选择,例如可以为40/60~85/15(例如,50/50~80/20)、优选为60/40~75/25(例如60/40~70/30)左右。二氧化硅的比例通常比碳黑少的情况较多。
需要说明的是,碳黑相对于填料整体的比例也可以为50质量%以上(例如,60质量%以上)。若碳黑的比例过少,则粘接橡胶层的力学特性有可能降低。
相对于100质量份的橡胶成分,填料的比例(合计比例)可以从30~100质量份左右的范围中选择,例如可以为30~75质量份、优选为35~70质量份、进一步优选为40~65质量份(例如45~60质量份)左右。若填料的比例过少,则有可能因弹性模量的降低而使耐磨损性降低,相反若过多,则弹性模量变得过高,发热也多,有可能在拉伸橡胶层及压缩橡胶层中提前产生龟裂。
(添加剂)
在用于形成粘接橡胶层的橡胶组合物中,根据需要,可以使用硫化剂或交联剂、共交联剂,硫化助剂、硫化促进剂、硫化延迟剂、金属氧化物(例如,氧化锌、氧化镁,氧化铅、氧化钙、氧化钡、氧化铁、氧化铜、氧化钛、氧化铝等)、软化剂(石蜡油、环烷系油等油类等)、加工剂或加工助剂(硬脂酸等脂肪酸、硬脂酸金属盐等脂肪酸金属盐、硬脂酸亚安酯等脂肪酸酰胺、蜡、石蜡等)、粘接性改善剂[间苯二酚-甲醛共缩合物(RF缩合物)]、氨基树脂(含氮环状化合物与甲醛的缩合物,例如六羟甲基三聚氰胺、六烷氧基甲基三聚氰胺(六甲氧基甲基三聚氰胺、六丁氧基甲基三聚氰胺等)等三聚氰胺树脂、羟甲基尿素等尿素树脂、羟甲基苯并胍胺树脂等苯并胍胺树脂等)、它们的共缩合物(间苯二酚-三聚氰胺-甲醛共缩合物等)等]、短纤维(聚酯短纤维、芳纶短纤维等)、老化防止剂(氧化防止剂、热老化防止剂、弯曲裂纹防止剂、臭氧劣化防止剂等)、着色剂、增粘剂、增塑剂、润滑剂、偶联剂(硅烷偶联剂等)、稳定剂(紫外线吸收剂、热稳定剂等)、阻燃剂、带电防止剂等。需要说明的是,金属氧化物也可以作为交联剂起作用。另外,在粘接性改善剂中,间苯二酚-甲醛共缩合物及氨基树脂也可以是间苯二酚和/或三聚氰胺等含氮环状化合物与甲醛的初期缩合物(预聚物)。
作为硫化剂或交联剂,可以根据橡胶成分的种类使用惯用的成分,例如可以例示所述金属氧化物硫化剂(氧化镁、氧化锌、氧化铅等)、有机过氧化物(二酰基过氧化物、过氧化酯、二烷基过氧化物等)、硫系硫化剂等。作为硫系硫化剂,例如可以例举粉末硫、沉淀硫、胶体硫、不溶性硫、高分散性硫、氯化硫(一氯化硫、二氯化硫等)等。这些交联剂或硫化剂可以单独使用或者组合两种以上来使用。在橡胶成分为氯丁橡胶的情况下,可以使用金属氧化物(氧化镁、氧化锌等)作为硫化剂或交联剂。需要说明的是,金属氧化物可以与其他硫化剂(硫系硫化剂等)组合使用,金属氧化物和/或硫系硫化剂可以单独使用或与硫化促进剂组合使用。
相对于100质量份的橡胶成分,硫化剂的比例可以根据硫化剂及橡胶成分的种类从1~20质量份左右的范围选择。例如,相对于100质量份的橡胶成分,作为硫化剂的金属氧化物的比例可以从1~20质量份、优选为3~17质量份、进一步优选为5~15质量份(例如7~13质量份)左右的范围选择,相对于100质量份的橡胶成分,有机过氧化物的比例可以从1~8质量份、优选为1.5~5质量份、进一步优选为2~4.5质量份左右的范围选择。
作为共交联剂(交联助剂或共硫化剂co-agent),可以例举公知的交联助剂、例如多官能(异)氰脲酸[例如,三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、三烯丙基氰脲酸脂(TAC)等]、聚二烯(例如,1,2-聚丁二烯等)、不饱和羧酸的金属盐[例如,(甲基)丙烯酸锌、(甲基)丙烯酸镁等(甲基)丙烯酸多价金属盐]、肟类(例如醌二肟等)、胍类(例如二苯胍等),多官能(甲基)丙烯酸酯[例如乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯等链烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯等链烷多元醇聚(甲基)丙烯酸酯]、双马来酰亚胺类(脂肪族双马来酰亚胺、例如N,N’-1,2-亚乙基二马来酰亚胺、N,N’-六亚甲基双马来酰亚胺、1,6’-双马来酰亚胺-(2,2,4-三甲基)环己烷等亚烷基双马来酰亚胺;芳烃双马来酰亚胺或芳香族双马来酰亚胺、例如N,N’-间亚苯基二马来酰亚胺、4-甲基-1,3-亚苯基二马来酰亚胺、4,4’-二苯基甲烷二马来酰亚胺、2,2-双-[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷、4,4’-二苯基醚二马来酰亚胺、4,4’-二苯基砜二马来酰亚胺、1,3-双(3-马来酰亚胺苯氧基)苯等)等。这些交联助剂可以单独使用或者组合两种以上来使用。在这些交联助剂中,优选多官能(异)氰脲酸、多官能(甲基)丙烯酸酯、双马来酰亚胺类(N,N’-间亚苯基二马来酰亚胺等芳烃双马来酰亚胺或芳香族双马来酰亚胺),大多使用双马来酰亚胺类。通过添加交联助剂(例如,双马来酰亚胺类),能够提高交联度,防止粘接磨损等。
相对于100质量份的橡胶成分,双马来酰亚胺类等交联剂(交联助剂)的比例,以固体成分换算,可以从0.1~10质量份左右的范围中选择,通常可以为0.5~6质量份、优选为0.5~6质量分(例如1~5质量份)、更优选为1.5~3质量份(例如,1.5~2.5质量份)左右,也可以通常为1~3质量份(例如,1~2.5质量份)左右。
作为硫化促进剂,例如可以例举秋兰姆系促进剂[例如,一硫化四甲基秋兰姆(TMTM)、二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)、二硫化四乙基秋兰姆(TETD)、二硫化四丁基秋兰姆(TBTD)、四硫化双戊撑秋兰姆(DPTT)、N,N’-二甲基-N,N’-二苯基秋兰姆二硫化物等]、噻唑系促进剂[例如,2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并噻唑的锌盐、2-巯基噻唑啉、二硫化二苯并噻唑、2-(4’-吗啉代硫代)苯并噻唑等]、次磺酰胺系促进剂[例如N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(CBS)]、N,N’-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺等]、胍类(二苯基胍、二邻甲苯胍等)、脲系或硫代尿素系促进剂(例如亚乙基硫脲等)、二硫代氨基甲酸盐类、黄原酸盐类等。这些硫化促进剂可以单独使用或者组合两种以上来使用。在这些硫化促进剂中,广泛使用TMTD、DPTT、CBS等。
相对于100质量份的橡胶成分,硫化促进剂的比例,以固体成分换算,例如可以为0.1~15质量份(例如0.3~10质量份)、优选为0.5~5质量份(例如0.5~3质量份)左右,也可以为0.3~2.5质量份(例如0.5~1.5质量份)左右。
相对于总量100质量份的橡胶成分,软化剂(环烷系油等油类)的比例例如可以为1~30质量份(例如3~20质量份)、优选为3~10质量份(例如3~8质量份)左右。另外,相对于100质量份的橡胶成分,加工剂或加工助剂(硬脂酸等)的比例可以为10质量份以下(例如0~10质量份)、优选为0.1~5质量份(例如0.5~3质量份)、进一步优选为1~3质量份(例如1.5~2.5质量份)左右。
相对于100质量份的橡胶成分,粘接性改善剂(间苯二酚-甲醛共缩合物、六甲氧基甲基三聚氰胺等)的比例可以为0.1~20质量份(例如0.2~10质量份)、优选为0.3~5质量份(例如,0.5~2.5质量份)、进一步优选为0.5~3质量份(例如0.5~1.5质量份)左右。
相对于总量100质量份的橡胶成分,老化防止剂的比例例如可以为0.5~15质量份、优选为1~10质量份、进一步优选为2.5~7.5质量份(特别优选为3~7质量份)左右。
[芯体]
作为埋设于粘接橡胶层的芯体,通常能够使用在带宽度方向上以规定间隔排列的芯线(加捻帘线)。芯线沿着带的长度方向延伸配置,通常与带的长度方向平行地以规定的间距并列地延伸配设。芯体或芯线的一部分埋设于粘接橡胶层即可,从能够提高耐久性的方面考虑,优选在粘接橡胶层中埋设有芯线的形态(芯线的整体完全埋设于粘接橡胶层的形态)。
作为构成芯线的纤维,例如可以广泛使用聚烯烃系纤维(聚乙烯纤维、聚丙烯纤维等)、聚酰胺纤维(聚酰胺6纤维、聚酰胺66纤维、聚酰胺46纤维、芳纶纤维等)、聚酯纤维(聚亚烷基芳酯系纤维)[聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)纤维等聚C2-4亚烷基C6-14芳酯系纤维等]、乙烯系纤维、聚乙烯醇系纤维、聚对亚苯基苯并双噁唑(PBO)纤维等合成纤维;棉、麻、羊毛等天然纤维;碳纤维等无机纤维等。这些纤维可以单独使用或者组合两种以上来使用。
在这些纤维中,从高模量的观点出发,广泛使用以对苯二甲酸乙二醇酯、乙烯-2,6-萘二甲酸乙二醇酯等C2-4亚烷基芳酯为主要构成单元的聚酯纤维(聚亚烷基芳酯系纤维)、聚酰胺纤维(芳纶纤维等)等合成纤维、碳纤维等无机纤维等,优选聚酯纤维(特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯系纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯系纤维)、聚酰胺纤维(特别是芳纶纤维)。
纤维也可以是复丝。复丝的纤度例如也可以为2000~10000旦尼尔(特别是4000~8000旦尼尔)左右。复丝例如也可以包含100~5000根左右的单丝、优选包含500~4000根、进一步优选包含1000~3000根左右的单丝。
作为芯线,通常可以使用使用了复丝的加捻帘线(例如,各种多捻、单捻、顺捻等)。芯线的平均线径(加捻帘线的纤维直径)例如可以为0.5~3mm,优选为0.6~2mm,进一步优选为0.7~1.5mm左右。
为了提高与所述粘接橡胶层的粘接性,芯线可以进行表面处理。作为表面处理剂,例如可以例示含有间苯二酚(R)、甲醛(F)及橡胶或胶乳(L)的RFL液(例如,间苯二酚(R)与甲醛(F)形成缩合物(RF缩合物)且含有所述橡胶成分例如乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶的RFL液)、环氧化合物、多异氰酸酯化合物、硅烷偶联剂、含有所述橡胶成分和所述二氧化硅(例如,含有表面硅烷醇基且以有利于提高与橡胶的化学结合力的含水硅酸为主成分的湿式法白碳黑等)的硫化橡胶组合物等。这些表面处理剂可以单独使用或组合使用两种以上来使用,也可以用相同或不同的表面处理剂多次依次进行处理。芯线优选至少用RFL液进行粘接处理。
(粘接橡胶层的构造及特性)
在本发明中,粘接橡胶层的硬度H1形成为在压缩橡胶层侧高,在拉伸橡胶层侧低。粘接橡胶层的橡胶硬度H1也可以形成为随着从压缩橡胶层侧朝向拉伸橡胶层侧阶段性地(或层状)或连续地变小。在芯体(芯线)的至少一部分埋设于粘接橡胶层的形态中,与芯体相比,拉伸橡胶层侧(上表面侧或外周侧)的橡胶硬度H12通常形成为相比于压缩橡胶层侧(下表面侧或内周侧)的橡胶硬度H13阶段性地或连续地变小(H12<H13)。因此,粘接橡胶层的硬度H1可以表示为具有规定的分布宽度(范围)的橡胶硬度,也可以表示为平均橡胶硬度(例如,基于多个橡胶层的硬度和各层的厚度的、加权平均橡胶硬度)。这样的粘接橡胶层可以至少具备橡胶硬度不同的多个粘接橡胶层、例如与拉伸橡胶层接触的第一粘接橡胶层、与压缩橡胶层接触的第二粘接橡胶层,芯体可以在第一粘接橡胶层与第二粘接橡胶层之间与这些粘接橡胶层接触并直接或经由一个或多个中间橡胶层而存在。
更具体而言,在所述粘接橡胶层的橡胶组合物中,能够使对橡胶层的硬度产生影响的规定的成分及其量的比例变化而形成粘接橡胶层。例如,可以通过使软化剂、增塑剂等软化成分的含量在拉伸橡胶层侧比压缩橡胶层侧增加而形成所述粘接橡胶层。另外,也可以使从填料、硫化剂或交联剂、共交联剂(双马来酰亚胺类等)等中选择的成分、特别是从填料及共交联剂(双马来酰亚胺类等)中选择的至少一种成分的含量在拉伸橡胶层侧比压缩橡胶层侧降低,由此形成所述粘接橡胶层。这些成分中的填料可以至少含有增强性填料(碳黑等),也可以含有增强性填料(碳黑等)和无机填料(增强性二氧化硅等二氧化硅等),增强性填料可以含有碳黑和增强性二氧化硅。所述粘接橡胶层的橡胶硬度H1大多根据从至少含有碳黑的填料及双马来酰亚胺类中选择的至少一种成分的含量来调整。更具体而言,通过使从碳黑、二氧化硅(增强性二氧化硅等)及共交联剂(双马来酰亚胺类等)中选择的至少一种成分(特别是至少碳黑及共交联剂(双马来酰亚胺类等))的含量在与压缩橡胶层接触的第二粘接橡胶层比与拉伸橡胶层接触的第一粘接橡胶层增加,从而能够使压缩橡胶层侧的橡胶硬度比拉伸橡胶层侧的橡胶硬度大。
相对于100质量份的橡胶成分(氯丁橡胶等),形成代表性的粘接橡胶层的橡胶组合物例如可以以30~75质量份、优选35~70质量份、进一步优选40~65质量份(例如45~60质量份)左右的比例含有填料。另外,相对于100质量份的橡胶成分(氯丁橡胶等),例如可以以20~50质量份(例如25~50质量份)、优选25~45质量份(例如,30~40质量份)左右的比例含有填料中的碳黑,例如可以以10~30质量份、优选12~25质量份(例如15~20质量份)左右的比例含有二氧化硅(增强性二氧化硅等)。
另外,相对于100质量份的橡胶成分(氯丁橡胶等),硫化剂(金属氧化物硫化剂等)的含量例如为1~20质量份(例如3~17质量份)、优选为5~15质量份(例如,7~13质量份)左右,共交联剂(双马来酰亚胺类等)的含量例如可以为0.3~7质量份(例如0.5~5质量份)、优选为0.7~4质量份(例如,1~3质量份)左右。
在这样的粘接橡胶层中,与拉伸橡胶层接触的第一粘接橡胶层可以相对于100质量份的橡胶成分(氯丁橡胶等)以例如25~65质量份(例如30~62质量份)、优选40~60质量份(例如45~55质量份)左右的比例含有填料。另外,相对于100质量份的橡胶成分(氯丁橡胶等),碳黑的含量例如可以为20~50质量份(例如25~45质量份)、优选为30~40质量份(例如30~35质量份)左右,二氧化硅(增强性二氧化硅等)的含量例如可以为5~30质量份(例如10~25质量份)、优选12~23质量份(例如15~20质量份)左右。相对于100质量份的橡胶成分(氯丁橡胶等),共交联剂(双马来酰亚胺类等)的含量例如可以为0.3~5质量份(例如0.5~3质量份)、优选为0.7~2.5质量份(例如1~2质量份)左右。此外,硫化剂(金属氧化物硫化剂等)的含量也可以与所述粘接橡胶层中的含量相同。
另外,与压缩橡胶层接触的第二粘接橡胶层可以相对于100质量份的橡胶成分(氯丁橡胶等)以例如45~70质量份、优选50~65质量份(例如55~65质量份)左右的比例含有填料,也可以以例如30~60质量份(例如30~50质量份)、优选35~50质量份(例如35~45质量份)左右的比例含有碳黑,也可以以例如10~30质量份(例如15~25质量份)左右的比例含有二氧化硅(增强性二氧化硅等)。相对于100质量份的橡胶成分(氯丁橡胶等),共交联剂(双马来酰亚胺类等)的含量例如可以为1~7质量份(例如1.5~5质量份)、优选为1.5~4.5质量份(例如,2~4质量份)左右。此外,硫化剂(金属氧化物硫化剂等)的含量也可以与所述粘接橡胶层中的含量相同。
第一粘接橡胶层的填料的含量与第二粘接橡胶层的填料的含量的比例(质量比)可以为前者/后者=60/100~99/100、优选为65/100~95/100、进一步优选为70/100~93/100左右。另外,第一粘接橡胶层的碳黑的含量与第二粘接橡胶层的碳黑的含量的比例(质量比)可以为前者/后者=60/100~97/100、优选为65/100~95/100、进一步优选为70/100~90/100左右。第一粘接橡胶层的二氧化硅的含量与第二粘接橡胶层的二氧化硅的含量的比例(质量比)可以为前者/后者=60/100~110/100、优选为65/100~105/100、进一步优选为70/100~100/100左右。
而且,第一粘接橡胶层的共交联剂(双马来酰亚胺类等)的含量与第二粘接橡胶层的共交联剂的含量的比例(质量比)可以为前者/后者=10/100~80/100、优选为15/100~70/100、进一步优选为20/100~60/100左右。
所述粘接橡胶层的橡胶硬度H1例如可以为70~85°(例如72~84°)、优选为73~83°(例如74~82°)左右的范围,也可以为74~85°(例如75~84°)、优选为78~83°(例如80~82°)左右的范围。
在粘接橡胶层中,拉伸橡胶层侧(上表面侧或外周侧)的橡胶硬度(例如,第一粘接橡胶层的橡胶硬度)H12例如可以为70~83°(例如72~82°)、优选为74~82°(例如,74~80°)左右,也可以为76~83°(例如,80~82°)左右。另外,压缩橡胶层侧(下表面侧或内周侧)的橡胶硬度(例如,第二粘接橡胶层的橡胶硬度)H13只要比拉伸橡胶层侧(上表面侧或外周侧)的橡胶硬度大即可,例如可以为77~85°(例如,78~85°)、优选为78~84°(例如,79~83°)左右、进一步优选为80~84°(例如,81~83°)左右。
拉伸橡胶层侧(外周侧)的橡胶硬度H12与压缩橡胶层侧(内周侧)的橡胶硬度H13之差(Δ(H13-H12))例如可以为1~12°(例如,2~12°),优选为2~10°(例如3~9°),进一步优选为2~8°左右。
此外,粘接橡胶层的硬度(或平均橡胶硬度)H1通常形成得比拉伸橡胶层的橡胶硬度H2及压缩橡胶层的橡胶硬度H3低,拉伸橡胶层的橡胶硬度H2形成得比压缩橡胶层的橡胶硬度H3低(H1<H2<H3)。关于粘接橡胶层的橡胶硬度H1,与拉伸橡胶层接触的第一粘接橡胶层的橡胶硬度(拉伸橡胶层侧(外周侧)的橡胶硬度)H12可以与拉伸橡胶层的橡胶硬度H2相同(H12≈H2),通常大多低于橡胶硬度H2(H12<H2)。另外,与压缩橡胶层接触的第二粘接橡胶层的橡胶硬度(压缩橡胶层侧(内周侧)的橡胶硬度)H13也可以与压缩橡胶层的硬度H3相等(H13≈H3),通常大多低于橡胶硬度H3(H13<H3)。
粘接橡胶层的平均厚度可以根据传动用V带的种类进行选择,例如可以为0.2~3mm(例如0.3~2.5mm),优选为0.4~2.2mm(例如,0.6~2mm),进一步优选为0.8~1.5mm(例如0.8~1.4mm)左右。
在减小传动用V带的厚度的情况下,粘接橡胶层的平均厚度例如可以为0.1~2.5mm(例如0.2~2.0mm),优选为0.3~1.5mm(例如0.4~1.0mm)左右。
[拉伸橡胶层及压缩橡胶层]
用于形成拉伸橡胶层(背面橡胶层或背面层)及压缩橡胶层(内面橡胶层或内部层)的硫化橡胶组合物也可以含有与所述粘接橡胶层的硫化橡胶组合物同样的成分,例如橡胶成分(氯丁橡胶、EPDM等)、硫化剂或交联剂(氧化镁、氧化锌等金属氧化物、硫等硫系硫化剂等)、共交联剂或交联助剂(N,N’-间亚苯基二马来酰亚胺等双马来酰亚胺类等)、硫化促进剂(TMTD、DPTT、CBS等)、填料(碳黑、二氧化硅、粘土、碳酸钙、滑石、云母等)、软化剂(环烷系油等油类)、加工剂或加工助剂(硬脂酸、硬脂酸金属盐、蜡、石蜡等)、老化防止剂、粘接性改善剂、着色剂、增粘剂、增塑剂、偶联剂(硅烷偶联剂等)、稳定剂(紫外线吸收剂、热稳定剂等)、阻燃剂、带电防止剂等。
而且,用于形成拉伸橡胶层及压缩橡胶层的硫化橡胶组合物也可以含有短纤维。
作为短纤维,可以利用与构成所述芯体的纤维同样的纤维。由所述纤维形成的短纤维可以单独使用或者组合两种以上来使用。这些短纤维中的合成纤维、天然纤维、特别是对苯二甲酸乙二醇酯、乙烯-2,6-萘二甲酸乙二醇酯等以C2-4亚烷基C6-12芳基酯为主要构成单元的聚酯纤维(聚亚烷基芳酯系纤维)、聚酰胺纤维(芳纶纤维等)等合成纤维、碳纤维等无机纤维等被广泛地使用,其中,优选刚硬且强度及模量高的纤维、例如聚酯纤维(特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯系纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯系纤维)、聚酰胺纤维(特别是芳纶纤维)。芳纶短纤维还具有高的耐磨耗性。因此,短纤维优选至少含有芳纶纤维。芳纶纤维例如作为商品名“Conex”、“Nomex”、“Kevler”、“Technora”、“Twaron”等而被销售。
短纤维的平均纤维直径可以为2μm以上,例如为2~100μm,优选为3~50μm(例如5~50μm),进一步优选为7~40μm(特别为10~30μm)左右。短纤维的平均长度例如可以为1~20mm(例如1.2~20mm),优选为1.3~15mm(例如1.5~10mm),进一步优选为2~5mm(例如2.5~4mm)左右。
从橡胶组合物中的短纤维的分散性、粘接性的观点出发,短纤维可以通过惯用的方法进行粘接处理(或表面处理)。而且,也可以通过对带的表面(摩擦传动面)进行研磨,从而使短纤维从表面突出。短纤维的平均突出高度可以为50μm以上(例如50~200μm)左右。
为了抑制带相对于来自带轮的按压的压缩变形,短纤维可以沿带宽度方向取向并埋设或含有于拉伸橡胶层及压缩橡胶层中。
相对于100质量份的橡胶成分,短纤维的比例可以从5~50质量份左右的范围选择,通常可以为5~40质量份(例如,10~35质量份),优选为15~35质量份(例如15~30质量份),进一步优选为20~30质量份(例如,20~25质量份)左右。
作为橡胶成分,大多使用与所述粘接橡胶层的橡胶组合物的橡胶成分同系统或同种(二烯系橡胶、氯丁橡胶等)的橡胶。
在形成拉伸橡胶层及压缩橡胶层的橡胶组合物中,只要所述拉伸橡胶层的橡胶硬度H2比压缩橡胶层的橡胶硬度H3小,则各成分(填料、硫化剂或交联剂、共交联剂或交联助剂、软化剂、增塑剂等)的比例就可以分别从与所述粘接橡胶层的橡胶组合物相同的范围中选择。
在拉伸橡胶层及压缩橡胶层的橡胶组合物中,相对于100质量份的橡胶成分(氯丁橡胶等),填料的比例可以从10~100质量份(例如15~80质量份)左右的范围选择,通常可以为20~70质量份(例如25~60质量份),优选为30~55质量份(例如30~50质量份)左右。需要说明的是,作为填料,大多至少使用碳黑,也可以并用二氧化硅,但二氧化硅并不一定需要。
硫化剂(金属氧化物硫化剂等)的比例相对于质量份的橡胶成分100可以为1~20质量份(例如3~17质量份、优选为5~15质量份、进一步优选为7~13质量份)左右。相对于100质量份的橡胶成分,共交联剂或交联助剂(双马来酰亚胺类等)的比例可以从1.5~7质量份左右的范围选择,通常可以为2~5质量份(例如2.5~4质量份),优选为2.5~3.5质量份左右。
在本发明中,拉伸橡胶层的橡胶硬度H2形成得比压缩橡胶层的橡胶硬度H3低(H2<H3)。这些橡胶层的硬度例如可以在所述拉伸橡胶层及压缩橡胶层的橡胶组合物中使对橡胶层的硬度产生影响的规定的成分及其量的比例变化来进行调整。例如,可以通过使软化剂、增塑剂等软化成分的含量在拉伸橡胶层比压缩橡胶层增加来进行调整。另外,也可以通过使从填料、硫化剂或交联剂、共交联剂(双马来酰亚胺类等)、短纤维等中选择的成分、特别是从填料(碳黑等增强性填料等)及共交联剂(双马来酰亚胺类等)中选择的至少一种成分的含量在拉伸橡胶层比压缩橡胶层减少来进行调整。通常,大多通过以在拉伸橡胶层比压缩橡胶层少的比例含有(换言之,以在压缩橡胶层比拉伸橡胶层多的比例含有)从增强性填料(碳黑等)、共交联剂(双马来酰亚胺类等)及短纤维中选择的至少一种成分(特别是从碳黑及短纤维中选择的至少一种成分),从而调整所述拉伸橡胶层及压缩橡胶层的橡胶硬度。
相对于100质量份的橡胶成分(氯丁二烯等),拉伸橡胶层的橡胶组合物可以以15~50质量份(例如20~40质量份)、优选25~45质量份(例如30~40质量份)左右的比例含有填料(碳黑等)。相对于100质量份的橡胶成分(氯丁橡胶等),短纤维的含量可以为5~35质量份(例如,10~35质量份),优选为15~30质量份(例如15~25质量份)左右。
相对于100质量份的橡胶成分(氯丁橡胶等),压缩橡胶层的橡胶组合物可以以20~70质量份(例如25~60质量份)、优选35~55质量份(例如40~50质量份)左右的比例含有填料(碳黑等)。相对于100质量份的橡胶成分(氯丁橡胶等),短纤维的含量可以为10~40质量份(例如15~35质量份),优选为20~35质量份(例如,20~30质量份)左右。
需要说明的是,硫化剂(金属氧化物硫化剂等)及共交联剂或交联助剂(双马来酰亚胺类等)的含量可以分别在拉伸橡胶层及压缩橡胶层的橡胶组合物中相同,也可以使压缩橡胶层中的含量比拉伸橡胶层的含量多。
拉伸橡胶层的橡胶硬度H2例如可以为80~92°(例如81~92°)、优选为82~92°(例如82~90°)、进一步优选为83~90°(例如83~89°)左右,也可以为80~86°(例如82~85°)左右。
压缩橡胶层的橡胶硬度H3例如可以为86~98°(例如,87~97°),优选为88~96°(例如,89~95°),进一步优选为88~95°左右,也可以为86~95°(例如,86~93°),优选为87~92°(例如,88~91°)左右。
拉伸橡胶层与压缩橡胶层的橡胶硬度的差(Δ(H3-H2))例如可以为2~12°(例如3~11°),优选为3~10°(例如4~9°),进一步优选为4~8°(例如5~7°)左右。
拉伸橡胶层的平均厚度可以根据传动用V带的种类进行选择,例如可以为0.6~10mm(例如,0.8~7mm),优选为1~6.5mm(例如1.2~6mm),进一步优选为1.4~5.2mm(例如,1.6~5mm)左右,压缩橡胶层的平均厚度可以根据带的种类进行选择,例如可以为2~25mm(例如3~20mm),优选为3~18mm(例如,3~16mm),进一步优选为4~15mm(例如,5~12mm)左右。
在减小传动用V带的厚度的情况下,拉伸橡胶层的平均厚度例如可以为0.4~5mm(例如,0.5~4mm),优选为0.6~3mm(例如0.7~2.5mm)左右,压缩橡胶层的平均厚度例如可以为1~10mm(例如1.5~9mm),优选为2~8mm(例如,3~7mm)左右。
需要说明的是,在本方式的压缩橡胶层的内周面侧,形成有由嵌齿峰部及嵌齿谷部形成的嵌齿。该嵌齿的形状没有特别限制,例如可以是弯曲波形状等。
[增强布]
增强布层不一定是必须的。另外,在设置增强布层的情况下,也不限于将形成增强布层的增强布层叠于拉伸橡胶层及压缩橡胶层(在嵌齿与压缩橡胶层一体形成的情况下为嵌齿)的双方(拉伸橡胶层的上表面及压缩橡胶层的下表面)的方式。例如,可以是在拉伸橡胶层及压缩橡胶层(包括嵌齿)中的任意一方的橡胶层的表面层叠增强布的方式,也可以是在压缩橡胶层和/或拉伸橡胶层中埋设增强层的方式(例如日本特开2010-230146号公报中记载的方式等)。大多是增强布层叠于拉伸橡胶层及压缩橡胶层中的至少一方的橡胶层的表面(拉伸橡胶层的上表面和/或压缩橡胶层的下表面)的方式,例如层叠于拉伸橡胶层的上表面及压缩橡胶层双方的方式。
增强布例如可以由织布、宽角度帆布、针织布、无纺布等布材(优选织布)等形成,若需要,可以进行粘接处理,例如用RFL液进行处理(浸渍处理等),或进行将粘接橡胶刮入所述布材中的摩擦处理,也可以在层叠(涂敷)所述粘接橡胶与所述布材后,以上述方式层叠或埋设于压缩橡胶层及/或拉伸橡胶层。
在本发明中,除了所述层叠构造以外,还调整橡胶层的硬度,因此即使减小带的厚度,在严酷的条件下的行驶中也显示高耐久性及燃料经济性(或传动效率)。本发明的传动用V带的平均厚度例如可以为12mm以下(例如,3~12mm),优选为10mm以下(例如,5~10mm),进一步优选为9mm以下(例如,6~9mm),特别优选为6.5~8.5mm左右。需要说明的是,传动用V带的厚度是指带整体的厚度,在形成有增强布2的情况下,是指增强布2、拉伸橡胶层3、埋设有芯体的至少一部分的粘接橡胶层4及压缩橡胶层5的合计厚度,而且,如图2以及图3所示,在形成有嵌齿及增强布6的情况下,是指从增强布2至嵌齿(嵌齿峰部1a)的增强布6为止的合计厚度T。
需要说明的是,为了与带轮接触而进行摩擦传动,通常优选使所述传动用V带的各橡胶层的两侧面露出。
[传动用V带的制造方法]
本发明的传动用V带的制造方法没有特别限定,关于各层的层叠工序(带套筒的制造方法),可以根据带的种类而利用惯用的方法。
例如,对齿形V带的代表性的制造方法进行说明,首先,将增强布(下布)与压缩橡胶层用片材(未硫化橡胶片材)的层叠体以使所述增强布与交替配置有齿部和槽部的平坦的带嵌齿模具接触的方式设置,以温度60~100℃(特别是70~80℃)左右进行冲压加压,从而制作模压形成有嵌齿部的嵌齿垫(未完全硫化,处于半硫化状态的垫)。也可以将该嵌齿垫的两端从适当部位(特别是嵌齿峰部的顶部)垂直地切断。而且,在圆筒状的模具上覆盖交替地配置有齿部和槽部的内母模,与该齿部和槽部卡合而卷绕嵌齿垫,在两端(特别是嵌齿峰部的顶部)进行接合,在将第二粘接橡胶层用片材(下粘接橡胶:未硫化橡胶片材)层叠在该卷绕的嵌齿垫上后,将形成芯体的芯线(加捻帘线)旋压成螺旋状,在其上依次卷绕第一粘接橡胶层用片材(上粘接橡胶:未硫化橡胶片材)、拉伸橡胶层用片材(未硫化橡胶片材)、增强布(上布)而制作成形体。
然后,在成形体上覆盖套管,将模具设置在硫化罐中,以温度120~200℃(特别是150~180℃)左右进行硫化,制备带套筒。然后,使用切刀等切断加工成V状。
此外,粘接橡胶层可以由多个粘接橡胶层用片材形成,形成芯体的芯线(加捻帘线)也可以根据向粘接橡胶层的埋设位置而与多个粘接橡胶层用片材的层叠顺序相关联地旋压。另外,如上所述,并不一定必须形成嵌齿,增强布(下布及上布)不一定是必须的。
实施例
以下,基于实施例更详细地说明本发明,但本发明不由这些实施例限定。在以下的例子中,以下示出实施例中使用的原料、各物性的测定方法或评价方法。需要说明的是,只要没有特别说明,“份”及“%”为质量基准。
[原料]
氯丁橡胶:电气化学工业(株)制“PM-40”
碳黑:东海碳(株)制“SEAST3”
二氧化硅:TOSOH SILICA(株)制“Nipsil VN3”
环烷系油:出光兴产(株)制“NS-900”
氧化镁
间苯二酚-甲醛共聚物(间苯二酚树脂):间苯二酚小于20%且福尔马林小于0.1%的间苯二酚-甲醛共聚物
老化防止剂:精工化学(株)制“NONFLEX OD3”
氧化锌
硫化促进剂TMTD:二硫化四甲基秋兰姆
N,N’-间亚苯基二马来酰亚胺:大内新兴化学工业(株)制“VULNOC PM”
硬脂酸
六甲氧基羟甲基三聚氰胺
芳纶短纤维:帝人高科技产品(株)制“Conex短纤维”,平均纤维长度为3mm、平均纤维直径为14μm、用RFL液(间苯二酚2.6份、37%福尔马林1.4份、乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物胶乳(日本ZEON(株)制)17.2份、水78.8份)进行粘接处理而成的固体成分的附着率为6质量%的短纤维
聚酯短纤维:帝人高科技产品(株)制,平均短纤维长度为3mm
硫
芯线:用2×3的捻构造以3.0的上捻系数且3.0的下捻系数对1000的旦尼尔的PET纤维进行加捻而成的总计旦尼尔6000的捻丝帘线。
[硫化橡胶物性的测定]
橡胶硬度
将各橡胶层用片材在温度160℃、时间30分钟的条件下进行冲压硫化,制作了硫化橡胶片材(100mm×100mm×2mm厚度)。将重叠了3片硫化橡胶片材而成的层叠物作为试样,根据JIS K6253(2012),使用硬度计A型硬度试验机测定硬度。
[传递性能试验]
如图4所示,使用由直径的驱动(DR)带轮22和直径的从动(DN)带轮23构成的双轴行驶试验机进行传递性能试验。在各带轮22、23上架设切边齿形V带21,使驱动带轮22的转速为4500rpm,向从动带轮23施加0.2kN的轴载荷,在环境温度室温(约20℃)下,利用负载装置(动力产生装置)使负载2.5Nm作用,从而使切边齿形V带21行驶。
然后,通过下式计算传递效率。
传递效率是带向从动带轮传递来自驱动带轮的旋转转矩的指标,该传递效率越高,则意味着带的传动损失越小,燃料经济性越优异。
在将驱动带轮的转速设为ρ1,将带轮半径设为r1时,驱动带轮的旋转转矩T1能够以ρ1×Te×r1表示。Te是从张紧侧张力(带朝向驱动带轮的一侧的张力)减去松弛侧张力(带朝向从动带轮的一侧的张力)而得到的有效张力。同样地,在将从动带轮的转速设为ρ2,将带轮半径设为r2时,从动带轮的旋转转矩T2用ρ2×Te×r2表示。并且,传递效率T2/T1是将从动带轮的旋转转矩T2除以驱动带轮的旋转转矩T1而算出的,能够用下式表示。
T2/T1=(ρ2×Te×r2)/(ρ1×Te×r1)=(ρ2×r2)/(ρ1×r1)
此外,若没有传动损失,则传递效率的值为1,若有传动损失则其值减小该损失的量。即,越接近1,则表示带的传动损失越小,燃料经济性越优异。
在表3中,将比较例1的传递效率设为“1”,以相对于比较例1的传递效率的相对值示出实施例1~5以及比较例2~4的传递效率,若该值大于0.970,则判断为传递效率较高(实用的合格水平)。
[带的耐久行驶试验]
如图5所示,使用由直径的驱动(DR)带轮27和直径的从动(DN)带轮28构成的双轴行驶试验机进行耐久行驶试验。在各带轮27、28上架设V带26,使驱动带轮27的转速为6000rpm,向从动带轮28施加0.4kN的轴载荷,在环境温度80℃下,利用负载装置(动力产生装置)使负载5.0Nm作用,从而使V带26行驶最大24小时。需要说明的是,驱动带轮27将转速6000rpm下的20秒的旋转、在该旋转之后将转速在20秒内增加或减少20%的变动旋转及在该变动旋转后在20秒内恢复到转速6000rpm的旋转作为一个旋转循环,将该循环反复进行60分钟。
在该耐久行驶试验中,观察行驶中的带的举动,通过目视评价带的振动的大小。另外,测定到带产生故障部(缺陷部)为止的时间,并且确认故障部位(缺陷部位)。需要说明的是,将在比较例1的带中到产生故障部(缺陷部)为止的时间设为“100”,对到带产生故障部(缺陷部)为止的时间(故障产生时间(指数))进行评价。此外,在比较例1的带中,在220小时的行驶下在芯线与第一粘接橡胶层之间发生了剥离。
实施例1~11及比较例1~4
(橡胶层的形成)
表1(粘接橡胶层)及表2(压缩橡胶层及拉伸橡胶层)的橡胶组合物分别使用班伯里密炼机等公知的方法进行橡胶混炼,使该混炼橡胶通过压延辊而制作出压延未硫化橡胶片材(粘接橡胶层用片材、压缩橡胶层用片材、拉伸橡胶层用片材)。另外,关于粘接橡胶层中使用的橡胶组合物,在表1中示出硫化橡胶物性(橡胶硬度及厚度)。
[表1]
表1(粘接橡胶层用片材)
No.1 | No.2 | No.3 | No.4 | No.5 | |
氯丁橡胶 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
碳黑 | 30 | 35 | 40 | 35 | 40 |
二氧化硅 | 15 | 20 | 20 | 20 | 20 |
环烷系油 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
氧化镁 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
间苯二酚-甲醛共聚物 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
老化防止剂 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
氧化锌 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
硫化促进剂TMTD | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
N,N’-间亚苯基二马来酰亚胺 | 1 | 2 | 2 | 4 | 4 |
硬脂酸 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
六甲氧基羟甲基三聚氰胺 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
合计 | 171 | 182 | 187 | 184 | 189 |
橡胶硬度Hs | 74 | 80 | 82 | 84 | 86 |
厚度(mm) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
[表2]
表2(拉伸橡胶层及压缩橡胶层用片材)
No.6 | No.7 | No.8 | No.9 | |
氯丁橡胶 | 100 | 100 | 100 | 100 |
芳纶短纤维 | 10 | 20 | 20 | 25 |
聚酯短纤维 | 10 | 0 | 0 | 0 |
环烷系油 | 5 | 5 | 5 | 5 |
氧化镁 | 4 | 4 | 4 | 4 |
碳黑 | 30 | 40 | 50 | 50 |
老化防止剂 | 4 | 4 | 4 | 4 |
氧化锌 | 5 | 5 | 5 | 5 |
N,N’-间亚苯基二马来酰亚胺 | 3 | 3 | 3 | 3 |
硬脂酸 | 2 | 2 | 2 | 2 |
硫 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
合计 | 173.5 | 183.5 | 193.5 | 198.5 |
橡胶硬度Hs | 83 | 89 | 93 | 95 |
然后,将表1所示的粘接橡胶层用片材和表2所示的压缩橡胶层及拉伸橡胶层用片材以表3所示的组合进行层叠,制作出压缩橡胶层与嵌齿一体形成的传动用V带。即,使压缩橡胶层用未硫化橡胶片材与凸部和凹部交替地配置而成的平坦的带嵌齿模具接触,在加热下进行冲压,对形成有嵌齿部的半硫化状态的嵌齿垫进行调制,在圆筒状的模具上覆盖交替配置有凸部和凹部的内母模,将所述嵌齿垫卷绕于所述内母模,将两端部接合安装,在所安装的嵌齿垫上卷绕第一粘接橡胶片材(未硫化橡胶片材),对芯线进行旋压而形成芯体,然后依次卷绕第二粘接橡胶片材(未硫化橡胶片材)、拉伸橡胶层用片材(未硫化橡胶片材)及增强布(上布)而形成成形体,在该成形体上覆盖套管而进行硫化,将所生成的带套筒切断加工成V字状,制作出带嵌齿的传动用V带。此外,在比较例中,使用相同种类的两片第一粘接橡胶片材(或第二粘接橡胶片材)形成粘接橡胶层。
得到的传动用V带的评价结果如表3以及图6及图7所示。此外,表3中记载的带厚度是指包括嵌齿在内的带整体的厚度(从拉伸橡胶层的表面至嵌齿峰部的顶点为止的厚度)。
[表3]
由表3可知,在相当于以往的代表性的传动用V带的比较例1中,耐久性不充分,在比较例2中,由于粘接橡胶层的橡胶硬度低,因此耐久性降低,并且在粘接橡胶层中在芯线与下侧(压缩橡胶层侧)的橡胶之间发生剥离。另外,在相当于专利文献1的比较例3中,可能由于粘接橡胶层的橡胶硬度高而在粘接橡胶层中在芯线与上侧(拉伸橡胶层侧)的橡胶之间产生剥离,并且在拉伸橡胶层中也产生龟裂,也无法改善传递效率。而且,在相当于专利文献2的比较例4中,若使拉伸橡胶层及压缩橡胶层高硬度化,则虽然改善了故障,但无法充分改善传递效率。这样,在将粘接橡胶层作为单一的橡胶层的传动用V带中,即使调整橡胶硬度,也无法在提高耐久性的同时改善传递效率,产生芯线与粘接橡胶层的剥离、拉伸橡胶层的龟裂。特别是,在带振动大的情况下,在芯线与上侧(拉伸橡胶层侧)的橡胶之间提前产生剥离。
与此相对,在实施例1~11中,通过调整粘接橡胶层的橡胶硬度的分布(使比芯线靠上侧(拉伸橡胶层侧)的第一橡胶层低硬度化),从而即使带的厚度小,也能够在改善传递效率的同时大幅提高耐久性。特别是,能够确保芯线与下侧(压缩橡胶层侧)的橡胶之间的耐剥离性,并且能够使到产生芯线与上侧(拉伸橡胶层侧)的橡胶之间的剥离为止的时间延迟约2倍以上,能够大幅改善耐久性。
以上,参照特定的实施方式对本发明进行了详细说明,但对于本领域技术人员而言,能够在不脱离本发明的精神和范围的情况下施加各种修正或变更。
本申请基于2016年7月22日申请的日本专利申请2016-144298以及2017年7月13日申请的日本专利申请2017-136697,其内容作为参照被引入到本申请中。
产业上的可利用性
本发明的传动用V带例如能够应用于V带(包布V带、切边V带、切边齿形V带)、多楔带等。特别是,优选应用于在带行驶中变速比无级地变化的变速器(无级变速装置)中使用的V带(变速带)、例如机动二轮车、ATV(四轮车)、雪地车等无级变速装置中使用的切边齿形V带、切边双齿形V带。
附图标记的说明
1…传动用V带
2、6…增强布
3…拉伸橡胶层
4…粘接橡胶层
4a…芯体
5…压缩橡胶层。
Claims (10)
1.一种传动用V带,具备芯体、埋设有芯体的至少一部分的粘接橡胶层、以及经由该粘接橡胶层而层叠的拉伸橡胶层以及压缩橡胶层,其中,
所述拉伸橡胶层的橡胶硬度比压缩橡胶层的橡胶硬度小,
在所述粘接橡胶层中,比芯体靠拉伸橡胶层侧的橡胶硬度小于比芯体靠压缩橡胶层侧的橡胶硬度。
2.根据权利要求1所述的传动用V带,其中,
所述传动用V带的厚度为6.5~8.5mm。
3.根据权利要求1或2所述的传动用V带,其中,
所述粘接橡胶层的橡胶硬度为74~85°的范围,
在所述粘接橡胶层中,拉伸橡胶层侧与压缩橡胶层侧的橡胶硬度之差为2~12°。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的传动用V带,其中,
所述粘接橡胶层由多个橡胶层形成,与拉伸橡胶层接触的第一粘接橡胶层的橡胶硬度为74~82°,与压缩橡胶层接触的第二粘接橡胶层的橡胶硬度为77~85°,第一粘接橡胶层与第二粘接橡胶层的橡胶硬度之差为2~10°。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的传动用V带,其中,
所述拉伸橡胶层的橡胶硬度为83~89°的范围,
所述压缩橡胶层的橡胶硬度为89~95°的范围,两者的橡胶硬度之差为3~10°。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的传动用V带,其中,
所述传动用V带至少在内周面侧具有嵌齿。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的传动用V带,其中,
所述传动用V带具备层叠于所述拉伸橡胶层及压缩橡胶层中的至少一方的增强布层,各橡胶层的两侧面露出。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的传动用V带,其中,
所述拉伸橡胶层及压缩橡胶层由相对于100质量份的氯丁橡胶含有25~60质量份的碳黑、15~30质量份的短纤维、1~20质量份的金属氧化物硫化剂、以及2~5质量份的双马来酰亚胺类的橡胶组合物分别形成,以与拉伸橡胶层相比在压缩橡胶层多的比例含有从碳黑、双马来酰亚胺类及短纤维中选择的至少一种成分。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的传动用V带,其中,
所述粘接橡胶层由相对于100质量份的氯丁橡胶含有25~50质量份的碳黑、10~30质量份的二氧化硅、1~20质量份的金属氧化物硫化剂及0.5~5质量份的双马来酰亚胺类的橡胶组合物形成,以与压缩橡胶层侧相比在拉伸橡胶层侧少的比例含有从碳黑、二氧化硅及双马来酰亚胺类中选择的至少一种成分。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的传动用V带,其中,
所述传动用V带为变速带。
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